• 한국해양공학회지
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• 제27권4호
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• pp.83-89
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• 2013

A numerical scheme based on a mode superposition method is presented for the dynamic response analysis of a top-tensioned riser (TTR) under sheared current loads. The natural frequencies and mode shapes of the TTR have been calculated analytically for a beam with a slowly varying tension and pinned-pinned boundary conditions at the top and bottom ends. The lift coefficients and corresponding amplitudes used to estimate the vortex-induced modal force and damping for each mode were predicted via iterative calculations based on the input and output power balancing concept. Here, the power-in regions were controlled by the normal distribution function, for which the center was coincident with the lock -in location by local vortex-shedding, and the range was defined by the constant standard deviation for the reduced velocity by the local current speed. Finally, dynamic responses such as root-mean-squared displacement and stress were calculated using the mode superposition technique. In order to verify the presented scheme, a numerical calculation was performed for a TTR under an arbitrary linearly sheared current and linearly varying tension. A comparison with the results of the existing software showed that the presented scheme could give reliable and feasible solutions. Case studies were performed to investigate the effects of various current loads and tensions.

• Wind and Structures
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• 제24권4호
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• pp.351-365
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• 2017

The minimization method is widely used to predict the dynamic characteristics of a system. Generally, data recorded by experiment (for example displacement) tends to contain noise, and the error in the properties of the system is proportional to the noise level (NL). In addition, the accuracy of the results depends on various factors such as the signal character, filtering method or cut off frequency. In particular, coupled terms in multimode systems show larger differences compared to the true value when measured in an environment with a high NL. The iterative least square (ILS) method was proposed to reduce these errors that occur under a high NL, and has been verified in previous research. However, the ILS method might be sensitive to the signal processing, including the determination of cutoff frequency. This paper focused on improving the accuracy of the ILS method, and proposed the modified ILS (MILS) method, which differs from the ILS method by the addition of a new calculation process based on correlation coefficients for each degree of freedom. Comparing the results of these systems with those of a numerical simulation revealed that both ILS and the proposed MILS method provided good prediction of the dynamic properties of the system under investigation (in this case, the damping ratio and damped frequency). Moreover, the proposed MILS method provided even better prediction results for the coupling terms of stiffness and damping coefficient matrix.

• 한국해양공학회지
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• 제25권4호
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• pp.18-22
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• 2011

The Ranking source panel method was used to predict the flow phenomenon of a ship with a goose-neck type bulbous bow penetrating the free surface. The non-linearity of the free surface boundary condition was fully satisfied using an iterative calculation method, and the raised panel method was adopted to obtain a more stable solution at each iteration step. The panel cutting method was applied to generate a hull calculation grid at each iteration step, including the first step. At that time, the nose of the goose-neck type bulbous bow was divided by the free surface and the free surface panel was modified at each iteration step using the variable free surface panel method. Numerical calculations were performed to investigate the validity and efficiency of the applied numerical algorithm using the 3600 TEU container carrier. The computed wave resistance coefficients were compared with the experimentally achieved residual resistance coefficients.

• 해양환경안전학회지
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• 제30권1호
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• pp.118-126
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• 2024

본 논문에서는 컨테이너선의 선형 최적 설계 자동화와 관련하여 연구한 내용과 결과를 정리하였다. 컨테이너선은 일반적으로 프루우드 수 0.26 근처에서 운항하는 선박으로 이 속도에서 운항하는 선박 전용 선형 최적 설계 자동화를 구현하기 위하여 최적화 알고리즘, 선형 변경 알고리즘, 선박 성능 예측 알고리즘, 자동화 알고리즘 그리고 반복적 계산 기법을 적용하여 컨테이너선의 선형 최적 설계 자동화가 가능한 수치해석 컴퓨터 프로그램을 개발하였으며, HOTCONTAINER라고 명명하였다. 본 연구에서는 선형 최적 설계를 위한 설계 변수의 적절한 선정을 위하여 민감도 분석 알고리즘을 개발하여 적용하였다. 개발된 선형 최적 설계 자동화 알고리즘의 신뢰성과 실선 적용성을 파악하기 위하여 세계적으로 다양한 연구가 진행된 컨테이너 선박인 KCS 선박을 대상 선박으로 하여 선형 최적 설계 자동화 수치해석을 수행하여 그 결과물로써 최적 선박을 도출하고, 대상 선박과 최적 선박의 조파저항과 파계 그리고 파고를 비교하였다. 결론적으로 최적 선박이 대상 선박과 비교하여 조파저항이 47.63% 감소한 것을 볼 수 있었으며, 배수량과 접수 표면적은 각각 0.50%, 0.39% 감소한 것을 볼 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권2호통권69호
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• pp.181-190
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• 2004

본 연구소에서는 할선강성을 사용하여 비탄성 해석 및 설계를 수행하는 새로운 설계방법을 개발하였다. 개발한 설계법은 선형해석을 수행하므로 수치해석이 안정성과 용이성을 갖추고 있으며, 동시에 반복계산으로 구조물의 비탄성 거동을 해석하므로 각 부재의 비탄성 강도 및 연성 요구량을 정확히 예측할 수 있다. 본 연구에서는 제안된 설계법의 절차를 성립하였고, 이를 고려한 컴퓨터 해석/설계 프로그램을 개발하였다. 또한, 제안된 설계법을 사용한 설계예제를 제시하였으며, 기존의 탄성 및 소성설계법과의 비교를 통하여 그 우수성을 입증하였다. 기존의 비선형설계방법은 일반적으로 초기 설계를 수행하고 비선형해석을 이용하여 초기설계안을 검증하는데 비하여, 제안된 방법은 반복계산을 통하여 비탄성해석과 설계를 동시에 수행하므로 각 부재의 비탄성 강도 및 연성 요구량을 직접적으로 계산할 수 있다. 또한 설계자의 의도에 따라 부재 강도 및 연성능력의 제한, 강기둥-약보 등의 비선형 설계전략을 효과적으로 구현하므로, 경제적이고 안전한 설계가 가능하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.347-352
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• 2007

축소시스템 기법은 전체 구조의 거동을 나타내는 저차 고유모드를 근사화한다. 지난 연구에서 축소 시스템을 구축하기 위한 2단계 축소기법을 제안하였다. 첫 단계에서 리츠벡터를 이용한 각 요소의 레일리 지수를 통해 요소 에너지를 예측 하고 이를 토대로 후보영역을 선정한다. 다음 단계에서 후보영역에 포함된 자유도로 축소된 1단계 축소 시스템에 순차적 소거법을 적용하여 최종적인 주자유도를 선정한다. 이번 연구에서는 2단계 축소 기법에 축소시스템 개선을 위한 반복적 기법을 적용하여 중간영역에서의 고차모드의 정확도를 추가적인 시스템의 확장없이 구하는 방법을 제안한다. 이 방법은 축소시스템에서 고유치와 고유모드의 정확도를 조절하는 것까지도 가능하다. 최종적으로 제안된 기법의 성능을 수치 예제를 통해 검증한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.568-577
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• 2006

With the increase of ship size and speed, the loading on the propeller is increasing, which in turn increases the rotational speed in the propeller slipstream. The rudder placed in the propeller slip stream is therefore subject to severe cavitation with the increased angle of attack due to the increased rotational induction speed of the propeller. In the present paper the surface panel method, which has been proved useful in predicting the sheet cavitation on the propeller blade, is applied to solve the cavity boundary value problem on the rudder. The problem is then solved numerically by discretizing the rudder and cavity surface elements of the quadrilateral panels with constant strengths of sources and dipoles. The strengths of the singularities are determined satisfying the boundary conditions on the rudder and cavity surfaces. The extent of the cavity, which is unknown a priori, is determined by iterative procedure. Series of numerical experiments are performed increasing the degree of complexity of the rudder geometry and oncoming flows from the simple hydrofoil case to the real rudder in the circumferentially averaged propeller slipstream. Numerical results are presented with experimental results.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제8권2호
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• pp.35-43
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• 1997

광자선의 흡수계수교정과 차등 투과력이 관련된 연구에서 X선의 스펙트럼은 중요한 관심사이다. 본 연구에서는 전산화단층영상장치의 80, 120 kVp X선의 실험적 투과선량으로부터 수치해석을 통해 에너지스펙트럼을 구하였다. 투과선량은 직경 30cm, 두께 5mm 내지 92.3 mm의 알루미늄 파이프필터의 중앙에 반도체검출기를 설치하고 10mm 슬릿빔의 투과선량을 측정하였다. 스펙트럼재구성은 텅스텐타켓의 특성 X선을 포함한 반복적 수치 해석을 통해 에너지 구간별 스펙트럼을 구하였으며 에너지구간은 2keV로 하였다. 재구성한 에너지분포를 이용하여 계산된 투과선량과 측정투과선량의 비교는 두 광자에너지에서 모두 좋은 일치를 보였다. 에너지구간별 분할조사선량의 반복적 계산에 근거를 둔 수치해석은 흡수체의 감쇄된 선속으로부터 X선의 에너지스펙트럼을 매우 유용하게 결정할 수 있음을 보여주었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.21-32
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• 1992

자유 수면하를 영각을 가지고 일정 속도로 전진하는 3차원 물체가 만드는 자유 표면 흐름에 대한 수치해를 보인다. 해를 구하기 위해 물체 표면에 Havelock 쏘오스와 법선 다이폴을, Wake 면에는 Havelock 법선 다이폴을 분포시키는 교란 속도 포텐시얼을 기저로 한 패널법을 이용하였다. Trailing Edge의 윗면과 아랫면의 압력 등가 조건을 정확히 만족시키기 위해 반복 기법을 이용한 압력 Kutta 조건을 사용하였다. 무한 유체 영역에 놓인 Ellipsoid와 사각 Wing에 대해 계산 프로그램을 검증한 후 자유 수면하에 잠수하여 전진하는 Spheroid와 스트럿에 대한 문제를 다루었다. 본 연구에서 채택한 Panel Method는 자유 표면 효과, 3차원 물체의 형상을 고려하여 물체에 작용하는 동유체력을 비교적 정확하게 예측하였으며 특히 Wake 형상은 동유체력 계산에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 확인하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권8호
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• pp.1102-1108
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• 2002

In this study, a topological design sensitivity of the ai. bearing surface (ABS) is suggested by using an adjoint variable method. The discrete form of the generalized lubrication equation based on a control volume formulation is used as a compatible condition. A residual function of the slider is considered as an equality constraint function, which represents the slider in equilibrium. The slider thickness parameters at all grid cells are chosen as design variables since they are the topological parameters determining the ABS shape. Then, a complicated adjoint variable equation is formulated to directly handle the highly nonlinear and asymmetric coefficient matrix and vector in the discrete system equation of air-lubricated slider bearings. An alternating direction implicit (ADI) scheme is utilized for the numerical calculation. This is an efficient iterative solver to solve large-scale problem in special band storage. Then, a computer program is developed and applied to a slider model of a sophisticated shape. The simulation results of design sensitivity analysis (DSA) are directly compared with those of FDM at the randomly selected grid cells to show the effectiveness of the proposed approach. The overall distribution of DSA results are reported, clearly showing the region on the ABS where special attention should be given during the manufacturing process.